烟草制造企业信息中心供电系统浅析

柳百奇

[关键词]计算机;机房设计;供电可靠性;UPS;安全接地;防静电;安全管理

随着烟草行业信息化工程的实施,计算机应用技术的不断的深入、互联网技术的迅猛发展,网络信息中心的地位越来越重要,为保障计算机、服务器和存储设备等的安全、正常运行,需要正确规划机房的建设。在机房建设中除去主要的信息设备运行外,还有保障其运行的其他设备,比如供电系统、空调系统、消防系统、安保系统和综合监控系统等。这其中首当其冲的就是供电系统,因为不论其他设备如何高级,如何可靠,一旦供电中断,其他一切就都瘫痪了。而供电系统又包括电源系统、配电系统和综合监控系统。现对信息中心机房中供配电技术进行简要的解析。

一、供电要求

在烟草企业电力供配情况较为复杂,计算机机房的供配电系统有其本身的特点,概括起来主要是:连续、稳定、平衡和分类。连续是指电网不间断供电,但瞬时断电的情况时有发生。瞬时断电时间在国内尚无标准,我们一般采纳4ms;稳定主要指电网电压稳定,波形失真小;平衡主要是指三相电源平衡,即相角平衡,电压平衡和电流平衡。在国家标准《计算机场地技术要求》中末列出三相不平衡的允许值,但有些计算机的生产厂家对此项有明确要求;而分类就是对计算机和外围设备、辅助设备的供配电分开进行。其一是设备供电系统,它是根据计算机设备的供电要求,合理地选择电力设备保护开关等,构成符合计算机设备要求的配电系统;其二是辅助供配电系统,这是为了保证计算机设备能正常运行的其他设备,如供电系统、空调系统、消防系统、保安系统和综合监控系统等。

(一)信息中心机房系统供配电技术

供电电源直接关系到计算机软硬件能否安全运行,所以对计算机供电电源的质量提出了较高的要求。常用的供配电方式分UPS供电和非UPS供电两大方式。

1.非UPS供电。(1)直接方式。把变电站送来的工频交流电直接送给计算机设备配电柜,然后再分给计算机的各部分设备。采用直接供电方式时,为了减少电网因负载变化而引起干扰,一般采用专用供电线路,即该供电线路不得接任何可能产生干扰的用电设备。直接供电的优点是,供电简单,设备少,投资低,运行费用低和维修方便等;其缺点是对电网要求高,易受电网负载变化的影响等。

(2)隔离供电。隔离供电是在交流进线后加一隔离变压器,然后再送给计算机。这种供电方式的特点是,电源设备运行可靠,操作维修方便,投资少,且对机房无特殊要求。不足的是:频率波动不能控制,且电网停电后该系统不能连续供电,因此只适用于小型机房、微机或一般场合。

(3)交流稳压器供电。市电经电子交流稳压器后,再供计算机使用,这可以减少许多暂态冲击、幅度波动和电压脉冲。好的稳压电源输出电压精度在3%以内,小型微机房使用较多,缺点是市电中断时不能连续供电。

2.UPS供电方式。不间断电源(UPS,Uninterruptible Power Supply)伴随着计算机的诞生而出现,并随着计算机的发展壮大而逐渐被广大计算机用户所接受。UPS在市电供应正常时由市电充电并储存电能,当市电异常时由它的逆变器输出恒压的不间断电流继续为计算机系统供电。使用户能够有充分的时间完成计算机关机前的所有准备工作,从而避免了由于市电异常造成的用户计算机软硬件的损坏和数据丢失,保护用户计算机不受市电电源的干扰。在许多防间断和丢失的系统中,UPS起着不可替代的作用;按容量大小划分:

小型UPS:20KVA以下

中型UPS:20KVA以上100KVA以下

大型UPS:100KVA以上

(1)UPS的功能与作用。在UPS出现之初,它仅被视为一种备用电源,但由于一般市电电网都存在质量问题(如电压涌浪、电压尖锋、电压瞬变、电压跌落、持续过压或欠压甚至电源中断等),从而导致计算机系统经常受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲等严重后果。因此,UPS日益受到重视,并逐渐发展成为一种具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的电力保护系统。

UPS的保护作用首先表现在对市电电源进行稳压,此时UPS就是一台交流市电稳压器;同时,市电对UPS电源中的蓄电池进行充电。UPS的输入电压范围比较宽,一般情况下从170V到250V的交流电均可输入;由它输出的电源的质量是相当高的,后备式UPS输出电压稳定在±5%~8%,输出频率稳定在±1Hz;在线式UPS输出电压稳定在±3%以内,输出频率稳定在±0.5Hz。当市电突然停电时,UPS立即将蓄电池的电能通过逆变转换器向计算机供电,使计算机得以维持正常的工作并保护计算机的软硬件不受损害。

(2)UPS的分类。目前,UPS电源工业主要提供两种UPS电源:后备式和在线式。如果再细分,还有在线互动式和后备式方波输出式电源等种类。

后备式UPS電源在市电正常时负载由市电经转换开关供电,当市电系统出现问题时才会由UPS的电池经逆变器转换向负载供电。后备式UPS电源其主要优点是价格便宜。目前大部分的后备式UPS都是一些低功率UPS,一般不到1kVA。

在线式UPS电源当市电正常时,供电途径是市电→整流器→逆变器→负载。市电中断时的供电途径是电池→逆变器→负载。因此不论外部电网状况如何,总能够提供稳定的电压。这种UPS价格比后备式UPS贵些,容量从1kVA~l00kVA以上。

二、信息中心机房安全接地系统

计算机系统的地线是保证计算机安全运行的一个重要措施,地线接法是否合理,将影响计算机的稳定可靠运行。同时地线亦能保护在发生事故情况时的人身和设备安全。

(一)计算机机房接地种类

计算机系统的大小、种类不同,对地线的要求也不同,大中小型计算机比微型计算机要求高。概括起来有:工作接地、安全接地、直流接地、静电接地、屏蔽及建筑物防雷保护接地。在实际应用中,并非所有的计算机机房全部具备上述接地种类,一般根据计算机的工作性质和实际情况进行设置。直流地与交流地、防雷接地要相隔10m~30m距离为宜,以防相互干扰。

(二)计算机机房接地装置的安装要求

1.接地材料选用铜材为好,选用镀锌钢材也行。铜板接地极的埋设要求铜板深挖竖埋在2.5m以下,离地面0.8m以下。土壤条件差,如砂石太多时,应加添草木灰、除阻剂或更新土,但不宜放盐(因盐易使土壤结块)。

2.为减少接地电阻,接地体的所有连接部分必须采用焊接,须用螺栓连接的地方,螺栓必须是镀锌材料。

3.为了使计算机直流接地有统一的参考点,所有计算机直流接地应接到同一个接地装置上。

4.为保持稳定的系统信号及可靠的安全接地,机房内所有电源插座的极性必须保持一致。

5.为保证系统安全,严禁在电源插座内将交流工作地与安全地连接在一起。

三、信息中心机房系的防静电措施

众所周知,计算机设备基本上是由半导体元器件构成,诸如CPU、ROM、RAM及大规模集成电路都是MOS工艺,对静电特别敏感,静电是引起计算机故障的重要原因之一。静电对计算机的影响有两种表现形式。

1.造成器件损坏;

2.引起计算机的误动作或运算错误。

静电引起计算机误动作或运算错误,是由于静电带电体触及计算机时,对计算机放电,有可能使计算机逻辑原件引入错误信号,引起计算机运算出错,严重者将会引起程序紊乱。静电对计算机的外部设备也有明显地影响,会引起显示器图像紊乱,模糊不清。此外,静电还会引起打印机走纸不顺等故障。如何防止静电的危害,不仅涉及计算机设计,而且与计算机机房的结构和环境条件有关。在静电防护要求较高的计算机房内,应铺设抗静电活动地板。对抗静电活动地板的要求有:

(1)电气性能应符合GB6650—86《计算机房活动地板技术要求》中的A级标准。

(2)地板贴装表面应牢固,不起皮,不起泡,不起皱,磨擦静电电压低于100V,静电压从5000V衰减到100V的时间小于0.1s。

(3)减震肢条应是防静电的,其体积电阻率PV应为(105~108)W/cm。

(4)地板支撑至少有两处以上与静电地板可靠连接,接头采用铜焊片并作锡处理。

(5)地板基材最好采用全钢,铝合金或中密度纤维板,吸水性小,变形小,强度好,铝合金包底包边,起到很好的静电屏蔽作用,防止外界强磁场的干扰。机房绝不允许铺化纤地毯或人造革地板。

(6)机房内墙壁与吊顶不允许使用普通贴墙纸及普通塑料制品,最好先用铝合金材料作表面装饰,吊顶选用铝箔石膏板材,并可靠焊接于静电屏蔽罩,防止外电磁场的干扰,有利于电荷及时泄放。

四、信息中心机房的安全管理

要做好机房安全管理,必须充分发挥管理人员的责任心和集体力量。机房安全管理工作琐碎繁杂,既要面向大量的企业技术人员、管理人员和财务人员等等,又要保证全部计算机系统的正常运转。因此要不断地提高机房人员的技术水平和法制观念,从机房环境管理、硬件设备管理、软件系统及数据管理、计算机病毒防治等方面高度重视安全管理工作,这样才能提供优良的环境,保证计算机发挥应有的效用,才能保障企业高效管理与科研工作的正常开展。通常根据企业的状况来制定有关规定。基本原则为:实施安全管理时应当遵循国家有关法规规定,在确保国家利益的前提下保护好本单位的利益,同时应接受有关部门的指导、监督和检查。□

(编辑/丹桔)